[发明专利]一种主从式定位的系统及其方法

摘要

本发明是一种主从式定位的系统及其方法，该装置可以随时定位人或物的位置，可应用在贵重资产定位、追踪等领域，但本发明的主要应用领域为特定范围的儿童定位保护。该系统包括移动终端设备、四个接收装置和一个控制中心，移动终端设备均包括主终端设备和从终端设备。本发明待定位场所布置4-6个接收装置，接收装置构成一定的几何形状，各接收装置的坐标位置要进行精确测量，然后从终端设备向接收装置定期发送信息，通过该信息计算出从终端设备到各个接收装置的距离，通过求解定位方程获得从终端设备的位置信息。本发明的原理简便，使用灵活，实现起来非常简单，非常容易在商场、公园、游乐园等公共场所得到广泛的应用。

主权项

1.一种主从式定位系统的主从式定位方法，该系统包括移动终端设备、四个接收装置和一个控制中心，移动终端设备均包括主终端设备和从终端设备；所述的控制中心为一台计算机，所述的接收装置包括DSP和与DSP相连的无线发射接收模块，所述的主终端设备包括MCU和与MCU相连接的无线发射接收模块，所述的从终端设备包括MCU和与MCU相连接的无线发射接收模块；其特征在于：四个接收装置固定安装在需定位场所，主终端设备和控制中心之间、以及接收装置和从终端设备之间均通过无线通信的方式进行通讯；四个接收装置在安装场中的坐标位置已知，设其三维空间坐标分别为R₁(x₁，y₁，z₁)，R₂(x₂，y₂，z₂)、R₃(x₃，y₃，z₃)和R₄(x₄，y₄，z₄)，则每一个接收装置与坐标原点间的距离分别为：d_i＝(x_i²+y_i²+z_i²)^1/2    其中：i＝1，2，3，4    (1)定位时，各个接收装置同时向从终端设备发送信号，从终端设备接收到信号后，立即向外发送信号，各个接收装置再接收从终端设备发送的信号，设从接收装置发送信号到接收装置接收到从终端设备返回来的信号之间的时间为T_i，各个接收装置根据信号传送的时间T_i来计算斜距，所述的斜距为从终端设备到各个接收装置的距离；由于接收装置和从终端设备在接收、发送、处理信息时有时延，即接收装置时间偏移误差τ，因此，上面接收装置计算出来的斜距称为伪距，简写为PR_i，其中i＝1，2，3，4；所述的接收装置和从终端设备之间、以及主终端设备和控制中心之间的通信与定位电磁波的频率选择为2.45GHz，已知2.45GHz频段的电磁波的传播速度速率c＝3×10⁸m/s；PR_i由下式计算得出：PR_i＝T_i×c/2    其中：i＝1，2，3，4    (2)四个所述的接收装置计算得到的四个伪距数值不同，接收装置分别将各自计算得到的伪距传给控制中心，控制中心进行处理得到从终端设备的位置信息，具体处理方法如下：各个接收装置到从终端设备的实际目标斜距r_i分别为： r_i＝PR_i-τ×c/2    其中：i＝1，2，3，4    (3)设目标从终端设备的坐标为T(x，y，z)，目标从终端设备与坐标原点O之间的斜距为：r＝[x²+y²+z²]^1/2    (4)将式(3)展开，并结合(1)、(4)式得到：r_i²＝(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝r²+d_i²-2(x_ix+y_iy+z_iz)(i＝1，2，3，4)    (5)将四个接收装置的伪距与时延联系在一起的方程称为距离方程，具体为：对(6)式求解，得到目标从终端设备的坐标及时间偏移误差x，y，z，τ。